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荣登“英才风采” 体悟科研魅力
阅读次数:2507 发布时间:2020-03-22

 

2020年3月19日,中国科协青少年科技中心微信公众号“英才风采”专栏对年度优秀学员——合肥一六八中学高二19班胡梓萌同学进行了专题报道,展现了一六八学子作为“中学生英才计划”年度优秀学员的风采。

 

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1英才成果

胡梓萌在导师中国科学技术大学杨金龙教授的指导下,通过计算化学的方法,研究了负载单金属原子h-BN二维材料CO催化氧化,通过建立模型、优化结构、计算吸附能的方法得出单层负载金原子氮空位h-BN二维材料具有CO催化氧化的潜力。并模拟了CO的双分子和三分子氧化机理,得出CO更倾向于三分子氧化机理。


2英才之路

2018年11月,胡梓萌怀着对化学的一腔热情和对科研的好奇心入选了“英才计划 ”。“英才计划”对于胡梓萌的意义,用她喜欢的作家费尔南多·佩索阿的一句话来说,“写下便是永恒。”
    回顾刚进入“英才计划”的时候,胡梓萌说:“我所不能忘记的,是报名时的毫不迟疑;是可以对导师们自由表达自己的想法;是用在高中课本里没有见过的索氏提取器做“从茶叶中提取咖啡因”的实验;是发现陶瓷片竟然可以在海水淡化、油水分离中发挥重要作用;是双缝干涉实验、测不准原理所代表的微观世界带给我的震撼…”一年里,在导师和学长学姐的指导下,胡梓萌体验了化学科研的实验操作,学习了许多高中课本里学不到的东西,包括知识、技能,也包括对科学世界的理解。

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    3科研旅程
    胡梓萌的科研旅程,是从和导师杨金龙教授的午饭开始的。杨教授启发大家,要观察生活,在生活中去思考和探索,例如孔雀羽毛为什么那么漂亮,修正带为什么有顺滑和阻塞之分…胡梓萌也提出了自己所关注的问题——CO尾气和室内CO中毒。杨教授启发她,在材料化学里,催化剂也许是答案。

从计算化学基础密度泛函理论到薛定谔方程,从电子密度到哈密顿量,在老师以及学长学姐的悉心讲解下,胡梓萌打开了计算化学的一扇小窗, 并且开始学习vasp软件, INPUT、OUTPUT、KPOINTS、EDIFF…刚开始的时候她的操作非常不熟练,对着手册一步一步操作, 一次又一次犯错, 但是看到VESTA优化后的Si单质,胡梓萌还是感到无比欣喜。
    与此同时,胡梓萌也开始阅读与CO氧化相关的文献。对胡梓萌来说,文献阅读是一个不断学习和积累的过程,尤其是阅读英文文献时会学习到很多的专业术语。她了解到,贵金属催化剂可以有效催化CO氧化,例如Au就是一种极好的催化剂。但是块材金的催化效率并不是很高,在降低原子尺度时,金的催化效率会极大提高,但也会导致表面能的极大增加。金属尺寸降低可以提高反应活性,但单原子金属表面能过高,不稳定,需要选择合适的载体负载单金属原子,降低表面能。于是,她开始阅读关于单金属原子载体的文章,石墨烯本身易被氧化,会导致催化剂不稳定,而六方氮化硼是一种稳定的二维材料,高温下抗氧化,其独特的电子结构也不同于石墨烯。胡梓萌和导师讨论后,最终确定以h-BN单层负载单金属原子CO催化氧化作为课题。
    确定课题后,胡梓萌便开始做实验,搭建h-BN模型和CO氧化路径模型, 通过vasp进行结构优化和吸附能计算找到答案。“虽然听起来很顺利,但实际上兜兜转转,我也体会到了科研的不易。”让胡梓萌印象最深的是,由于最初没有仔细鉴别碳原子和氧原子的模型颜色,她把所有的CO2都搭成了C20,看起来似乎是个小问题,但原本已经搭了一上午的模型都得从头再来。计算吸附能得出数据时,面对不符合实际的结果,胡梓萌一遍遍地排查错误的环节。研究过程中,7胡梓萌不断纠正自己的错误,一次次加深对各个知识点的理解, 渐渐熟练使用vasp,完善自己的做法,规范自己的行为。胡梓萌也不断与学长学姐们交流,了解他们对于课题、关于科研、关于大学、关于未来、关于世界的看法。

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4坚定理想
    年终的学科论坛,胡梓萌选择用英文来进行答辩。早自习、课间、午休…凡是能利用的时间,胡梓萌都在一次次地整理、一次次地复习自己要答辩的内容。努力是值得回报的,最终,胡梓萌在学科论坛中获得了“优秀学员”称号。“面对导师们,我可以从容地介绍自己的项目,从容地回答导师们提出的问题。站在礼台上领取奖状并且和包信和院士握手时,我感到无比激动与荣幸。听到包院士对英才学员的教诲时我的科研理想也进一步坚定。”

胡梓萌表示:“‘英才计划’为我带来的,是对于科研的切身体验“。 胡梓萌仍然记得当初回答导师“你为什么参加‘英才计划’”问题时自己给出的答案:因为我有志于科研,所以我很想了解真正的科研,学习更深层次的化学。胡梓萌说:“我想我的期待达到了,科研并没有那么轻松,但科研意义重大。时代需要肯埋下头去做事的人,我们这些被寄予期望的一代,也应当承担起时代赋予我们的责任。”

(本文摘自微信公众号“中学生英才计划”,局部有改动。)

         (科技信息中心 供稿)

 

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